宝珠砂邦尼树脂自硬砂在不锈钢铸件上的应用

       一、引言

       自上世纪90年代以来，采用自硬砂工艺生产不锈钢铸件越来越普遍，其中多采用酯硬化碱性酚醛树脂砂工艺，也有少数采用呋喃树脂砂工艺，该工艺大部分以硅砂为主要原砂。相对于传统的水玻璃砂工艺，硅砂树脂自硬砂工艺大大提高了生产效率和铸件质量，但是，很多情况下，铸件粘砂、裂纹、气孔等缺陷比较严重，且难以解决，同时碱性酚醛树脂自硬砂再生相对困难，硅砂耐火度低、粒形较差、易破碎等，急需新材料新工艺方面的突破。新世纪伊始，宝珠砂和邦尼树脂相继踏上铸造工艺的历史舞台，为铸钢件，特别是不锈钢铸件的生产提供了有力的支撑。

       宝珠砂，是洛阳凯林铸材有限公司于上世纪90年代末开发研制的一种新型球形铸造砂，并最早在铸造行业广泛应用和推广。

       宝珠砂（ceramic foundry sand ），是以三氧化二铝（ Al 2 O 3 ）为主要成分的煅烧铝矾土，经熔融、喷吹、筛分，制成不同粒度的铸造用砂。铸造用宝珠砂粒径一般在0.053～3.53mm之间。宝珠砂的矿物相主要是莫来石和刚玉，还有微量的非晶质相。宝珠砂的主要化学成分为三氧化二铝（Al203）和二氧化硅（Si02），耐火度一般≥1800℃，是一种近似球形的、高强度、高硬度的铝硅系耐火材料。

       宝珠砂具有：热膨胀系数小，热导率高；近似球形，角形系数小；表面光滑，无裂纹，无凹凸；中性材料；颗粒强度高；耐火度高；粒度范围广等性能特点。

       基于此，实验室试验数据和铸造厂应用实际，都印证了：

       采用宝珠砂自硬砂工艺，

       ① 可比使用硅砂时减少树脂加入量30~40%，

       ② 同时大大降低了型（芯）砂发气量；

       ③ 耐火度高，减少铸件粘砂；

       ④ 型（芯）砂流动性好，易于填充，提高铸件表面质量；

       ⑤ 强度高、破碎率低，耐用性和再生回收率高；

       ⑥ 砂型冷却效果良好，生产铸钢件时一般可以不用铬铁矿砂；

       ⑦ 宝珠砂呈中性，可适用于各类铸造合金，包括不锈钢、锰钢、铬钢的生产。

       邦尼树脂，学名“改性甲阶酚醛”酸硬化树脂，是中国铸造协会重点推广的绿色环保型铸造树脂。

       邦尼树脂是一种无甲醛、无苯酚的铸造用绿色环保有机树脂，它以优良的环保性、回收性、工艺性几近年来在铸造整体改造中愈来愈受到铸造企业的重视。

       邦尼树脂的特点：浇注后气味很少；气味中不含游离甲酚和苯酚等致癌物质；比强度高，树脂加入量比碱酚醛树脂节省近 30-40%；邦尼树脂比碱醛树脂易再生，回收率高，再生砂工艺质量更稳定，使得现在可以 100%用单一再生砂来造型生产，从而彻底淘汰了传统双砂面背砂工艺，简化了填砂造型，大大提高了生产效率，降低生产成本。

       宝珠砂与邦尼树脂这两种绿色铸造新材料的结合，是自然而然的，是必然的。以下介绍一些近年来宝珠砂邦尼树脂自硬砂工艺在铸钢件特别是在不锈钢铸件中的应用实例。

       浙江某阀门铸钢厂技改前采用的是：碱酚醛脂砂作面砂、背砂是水玻璃砂，碱酚醛面砂浇注时气味很大，而且旧型砂全部扔掉，水玻璃背砂仅 50%回用，工厂废旧砂排放严重超标。

       上述两种型砂工艺一个是浇注气味很大，另一个是废旧砂排放不符合新环保政策要求，影响铸造企业环保政策与措施的落地。

        凯林公司联合邦尼树脂，对该厂工艺进行了改进，采用邦尼+宝珠砂工艺参数及设备参数如下：

       ① 宝珠砂 40/100 目（五筛制分布）；

       ② 邦尼树脂加入量一般在 0.7--0.8%；

       ③ 固化剂加入量 30-40%（占树脂）；

       ④ 配套采用适当的涂料，如青岛中福专用的屏蔽涂料等；

       ⑤ 型砂工艺是单一砂工艺（100%再生砂）；

       ⑥ 采用的设备，是国内某铸造设备厂生产的装备，再生系统设备配置非常好，设备运行可靠；磨盘式搓擦再生效率高（国内目前再生设备一般是离心再生机、对轮搓擦再生机、气力再生机、热法再生等），此设备厂推广的磨盘式搓擦再生机是可调节式的机械柔性搓擦式再生设备，特别适合铸造车间自已调整再生环节，方便、快速、耐磨、调整时省力和省时，设备日常管理特别方便，是近几年来自硬砂再生设备上的一个突破，实际生产应用中表现优良。

       自2020年4月以来，已稳定生产1年左右，铸件质量明显改善，同时，每生产1吨铸件仅消耗宝珠砂30-50kg，取得了经济效益和环保效益双丰收。

10 吨/时再生系统设备配置照片

抛丸前的阀体铸件照片